Il est temps de changer notre façon de mesurer le temps. Ou du moins c’est ce que les scientifiques ont proposé dans un projet de résolution pour la 27e Conférence générale des poids et mesures qui se tiendra plus tard cette année. Grâce aux horloges atomiques ultraprécises, nous pourrions avoir une nouvelle définition de l’unité de temps la plus fondamentale : la seconde.
Le second a été défini dès 1967 comme “la durée de 9 192 631 770 périodes de rayonnement correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium 133”. Cela a été affiné en 2018 mais était toujours basé sur la transition hyperfine de l’atome de césium-133.
Cette définition a bien servi l’humanité pendant de nombreuses décennies, mais les percées dans les horloges atomiques optiques ont dépassé la précision qui peut être obtenue avec les horloges atomiques plus classiques. Dans ce nouveau monde courageux du chronométrage ultra-précis, le césium devient une horloge grand-père.
“En règle générale, les définitions des unités SI doivent être basées sur les méthodes de mesure qui conduisent à l’incertitude la plus faible pour toutes les mesures secondaires de quantités basées sur ces unités”, a déclaré le Dr Liz Donley, chef du National Institute of Standards. et Technologie, Division Temps et Fréquence, a déclaré à IFLScience.
“Les étalons de fréquence optique ont atteint le niveau où ils peuvent effectuer des mesures de fréquence 100 fois plus précises que les mesures effectuées en utilisant le césium comme étalon.”
Mais la définition de la seconde affecte la définition de cinq des six autres unités du Système international (SI), donc ces incertitudes ont des impacts sur les mesures de masse, les distances, etc. Une seconde plus précise a un impact sur presque toutes les mesures que nous effectuons.
La 27e CGPM est une réunion du Bureau international des poids et mesures, qui réglemente et normalise le système d’unités SI. Des scientifiques et des représentants d’organismes de normalisation du monde entier se réuniront pour prendre des décisions concernant le SI, y compris la redéfinition des unités de base, comme cela s’est produit en 2018.
Le projet de résolution de la réunion de novembre propose entre autres que la seconde soit redéfinie d’ici 2030, soit par une nouvelle transition atomique de haute précision, soit par la moyenne pondérée d’un ensemble de transitions atomiques de haute précision. Tout d’abord, une liste de critères qui doivent être remplis pour cette nouvelle définition devra être convenue.
Il existe actuellement une longue liste de critères à remplir pour que les horloges optiques deviennent la norme et que le césium serve de représentation secondaire de la seconde. Des travaux sont en cours pour mieux clarifier ces exigences, qui pourraient être annoncées dès juin de cette année, rapporte le New York Times. Mais même avec des exigences bien définies, les instituts du monde entier devront aller au-delà pour démontrer une nouvelle définition fiable de la seconde.
« Les instituts de métrologie qui s’efforcent de respecter les critères doivent encore franchir certaines des étapes clés, puis nous devons décider sur quel atome (ou quels atomes) la nouvelle définition sera basée. Des progrès sont réalisés à un rythme rapide, mais il n’y a pas encore de consensus sur cette question importante », a déclaré le Dr Donley à IFLScience.
Des mesures très précises ne sont pas seulement nécessaires dans les laboratoires. Ils affectent les technologies que nous utilisons au quotidien, ainsi que les nouvelles technologies que les horloges atomiques optiques pourraient fournir car elles peuvent mesurer avec précision les changements gravitationnels et plus encore.